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高铁齿轮箱角接触球轴承热混合润滑分析
| 论文题名： | 高铁齿轮箱角接触球轴承热混合润滑分析 |
| 关键词： | 高铁列车;齿轮箱;角接触球轴承;热混合润滑;成膜性能 |
| 摘要： | 角接触球轴承是高铁齿轮箱轴承中的重要轴承之一，其润滑性能决定了列车的安全和寿命。本文从理论和试验两方面研究了高铁齿轮箱角接触球轴承的混合润滑问题，主要的研究内容包括4部分:角接触球轴承拟静力学模型构建及分析;基于拟静力学分析的热混合润滑性能;供油条件对角接触球轴承热混合润滑性能的影响;陶瓷球接触副与钢球接触副成膜性能的试验研究。 首先，综合考虑了轴向载荷、径向载荷、离心力与陀螺力矩的作用，建立了角接触球轴承拟静力学模型，分析了滚动体材料、初始接触角、内圈转速和节圆直径对内外圈接触载荷、接触角和卷吸速度等参数的影响。结果表明:与钢制球轴承相比，混合陶瓷球轴承接触工况更好，更适合在高速条件下工作;转速增大，则内圈接触载荷、外圈接触角与卷吸速度增大，外圈接触载荷与内圈接触角减小;节圆直径对接触载荷影响较小，对卷吸速度影响较大。 其次，建立了基于拟静力学的热混合润滑模型，揭示了多个滚动体的润滑状态，探讨了初始接触角和环境粘度对角接触球轴承混合润滑性能的影响。结果表明:比等温条件相比，考虑热效应时的油膜厚度和平均摩擦系数较小，粗糙峰接触载荷比更大;当初始接触角为15°时，角接触球轴承的混合润滑性能最佳。环境粘度增加，平均摩擦系数减小，混合陶瓷球轴承由边界润滑过渡到混合润滑状态，其混合润滑性能得到改善。较钢制球轴承，混合陶瓷球轴承可以减小摩擦系数，但会增大粗糙峰接触载荷。 再次，考虑供油条件,建立了角接触球轴承乏油热混合润滑模型，判断了多个滚动体润滑状态，研究了供油量、滚动体材料、内圈转速和环境粘度对润滑性能的影响。结果表明:随着供油量的增加，膜厚比和油膜最高温度增大，粗糙峰接触载荷比和平均摩擦系数减小，最终都趋于一个稳定值，达到准充分供油状态;在乏油润滑条件下，较混合陶瓷球轴承，钢制球轴承的膜厚比和平均摩擦系数较大，粗糙峰接触载荷比与油膜最高温度较小;随着内圈转速或环境粘度的增加，膜厚比增加，粗糙峰接触载荷比与平均摩擦系数变小，油膜温度升高。与充分供油相比，乏油条件下的混合润滑性能较差。 最后，在点接触光弹流润滑试验台上，分别进行氮化硅陶瓷球-玻璃盘接触与钢球-玻璃盘接触润滑成膜试验，研究了不同速度、载荷、接触材料和润滑油粘度对油膜形状与厚度的影响。结果表明:与低速条件相比，高速条件下载荷对膜厚的影响较大，且高速轻载条件下润滑性能最好;当润滑油为低粘度时，钢球与陶瓷球对应的膜厚相近;润滑油粘度增大，钢球与陶瓷球对应的膜厚差别增大。 |
| 作者： | 朱鹏娟 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 刘晓玲;仇志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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